本研究以脓毒症急性肺损伤(SI-ALI)为对象,围绕天然黄酮类化合物银杏黄素(GK)展开机制探究,先构建 LPS 与 CLP 诱导的 SI-ALI 小鼠模型及巨噬细胞体外模型,证实 GK 可减轻肺组织损伤、抑制炎症与氧化应激;继而发现 GK 通过提升自噬流促进 TBK1 自噬降解,进而阻断 NF-κB 通路发挥抗炎作用;再经蛋白质组学锁定关键蛋白 Laptm5,证实 GK 不影响 Laptm5 转录,而是通过抑制其 K48 位泛素化(位点 K86/K122)提升蛋白稳定性;随后筛选并验证 E3 泛素连接酶 Ube3c 为 GK 直接靶点,GK 结合 Ube3c 的 TYR707 与 ASN832 位点削弱其与 Laptm5 结合,最终形成 Ube3c-Laptm5-TBK1 调控轴,明确 GK 通过该通路促进巨噬细胞自噬、缓解 SI-ALI,为临床治疗提供新靶点与天然药物候选。


研究设计

建立 LPS 与 CLP 诱导的 SI-ALI 小鼠模型及 RAW264.7 巨噬细胞模型,先验证 GK 对 SI-ALI 的保护作用,再探究其抗炎、抗氧化效应及对巨噬细胞自噬的影响,通过蛋白质组学筛选关键靶蛋白 Laptm5,验证 Laptm5 在 GK 调控自噬与炎症中的作用,进一步探索 GK 调控 Laptm5 的分子机制,明确其泛素化修饰及关键 E3 连接酶,最终解析完整信号轴并验证靶点与结合位点。

研究结果

GK 可显著减轻 SI-ALI 小鼠肺组织病理损伤、降低炎症因子水平与氧化应激,在巨噬细胞中通过 NF-κB 与 Nrf2 通路发挥抗炎抗氧化作用;GK 能浓度依赖性提升自噬流,促进 TBK1 自噬降解以抑制炎症;GK 通过上调 Laptm5 蛋白水平加速 TBK1 溶酶体途径降解,且不影响 Laptm5 的 mRNA 水平,而是特异性抑制 Laptm5 的 K48 位泛素化,首次确定其泛素化位点为 K86 和 K122;GK 可直接结合 E3 泛素连接酶 Ube3c 的 TYR707 与 ASN832 位点,削弱 Ube3c 与 Laptm5 的相互作用,进而抑制 Laptm5 泛素化、稳定其蛋白表达,最终通过 Ube3c-Laptm5-TBK1 轴实现促自噬与抗炎效果。

Fig.1:在小鼠体内证实 GK 可剂量依赖性改善 LPS/CLP 诱导的 SI-ALI,减轻肺组织病理损伤、减少巨噬细胞浸润、降低血清炎症因子水平。

Fig.2:GK 可抑制 SI-ALI 小鼠肺组织炎症通路蛋白表达、降低炎症基因水平,并激活 Nrf2 通路缓解氧化应激。

Fig.3:体外确认 GK 在安全浓度下可抑制 LPS 诱导的巨噬细胞炎症因子释放、NF-κB 通路激活,并改善氧化应激与线粒体膜电位。

Fig.4:GK 通过促进巨噬细胞自噬流、介导 TBK1 自噬降解,进而抑制 NF-κB 通路与炎症反应,自噬抑制剂可逆转该效应。

Fig.5:蛋白质组学筛选发现 GK 显著上调 Laptm5,敲低 Laptm5 会削弱 GK 促自噬、降解 TBK1 及抗炎的作用,证实 Laptm5 为关键介导蛋白。

Fig.6:GK 在翻译后水平稳定 Laptm5,特异性抑制其 K48 位泛素化,明确 K86 与 K122 为 Laptm5 的关键泛素化位点。

Fig.7:筛选并验证 Ube3c 是 GK 的直接靶点,GK 结合 Ube3c 的 TYR707 与 ASN832 位点,阻断 Ube3c 介导的 Laptm5 泛素化,进而发挥生物学效应。

研究结论

本研究首次揭示银杏黄素(GK)通过靶向 Ube3c-Laptm5-TBK1 轴,抑制 Laptm5 的 K48 位泛素化以稳定其蛋白,进而促进巨噬细胞自噬、降解 TBK1 并抑制 NF-κB 通路,从而缓解 SI-ALI,同时证实 GK 可激活 Nrf2 通路改善氧化应激,明确了 Laptm5 的泛素化位点与 GK 的直接靶点 Ube3c,拓展了 GK 与 Laptm5 在炎症疾病中的应用;但研究存在局限性,GK 为预防性给药、未探究治疗性效果,仅聚焦 Ube3c-Laptm5-TBK1 轴而未深入分析其他通路,未在人原代巨噬细胞与临床感染型脓毒症模型验证,也未评估 GK 的直接抗菌作用,后续需完善给药方案、拓展靶点研究并开展临床转化验证。
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